電渦流傳感器的工作原理

1、ECT-王素紅 利用電渦流傳感器測(cè)量位移l 電渦流傳感器的工作原理一塊金屬放置在一個(gè)扁平線圈附近，相互并不接觸，如圖l 所示。當(dāng)線圈中通過(guò)以高頻正弦交變電流時(shí)，線圈周?chē)目臻g就產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，此交變磁場(chǎng)在鄰近金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生電渦流。而此電渦流也產(chǎn)生交變磁場(chǎng)阻礙外磁場(chǎng)的變化。由于磁場(chǎng)的反作用，使線圈中電流和相位都發(fā)生變化。也即引起線圈的等效阻抗發(fā)生變化，線圈的電感量也發(fā)生變化，因此可用線圈阻抗的變化來(lái)反映金屬導(dǎo)體的電渦流效應(yīng)。這就是電渦流傳感器的工作原理。電渦流傳感器的最大特點(diǎn)是非接觸測(cè)量，這是它引起廣泛興趣的主要原因，其優(yōu)點(diǎn)是靈敏高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、不受油污等介質(zhì)的影響。渦流傳感器提離效應(yīng)

2、的ANSYS 模擬 *任吉林 ，刁海波，唐繼紅，俞佳，宋 凱在渦流檢測(cè)中，提離效應(yīng)是指應(yīng)用放置式線圈時(shí)，線圈與工件之間的距離變化引起線圈阻抗變化的現(xiàn)象。該提離效應(yīng)對(duì)于渦流檢測(cè)的不同應(yīng)用場(chǎng)合，可能是干擾因素需要抑制（如導(dǎo)電材料的探傷或電導(dǎo)率測(cè)量），可能是有用信息需要提?。ㄈ缃饘倩w表面膜層厚度測(cè)量）在渦流檢測(cè)中，當(dāng)有交流電通過(guò)放置式線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，線圈接近金屬試塊時(shí)，由于交變磁場(chǎng)的作用會(huì)在金屬試塊上感生出渦流，此渦流也產(chǎn)生一個(gè)與原來(lái)磁場(chǎng)相反的交變磁場(chǎng)，兩個(gè)交變磁場(chǎng)相互疊加，便決定了探頭線圈的阻抗。當(dāng)金屬板電導(dǎo)率，形狀，有無(wú)缺陷或提離間隙等外界條件發(fā)生變化時(shí)，渦流及渦流產(chǎn)生的反磁場(chǎng)也將

3、發(fā)生變化，從而線圈的阻抗也隨之發(fā)生變化。通過(guò)探頭線圈阻抗變化的測(cè)量便可以推斷試件影響因素的變化（如電導(dǎo)率，缺陷，膜層厚度等）。提離效應(yīng)隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的不同也有所不同，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度變化大時(shí)，線圈阻抗的變化率也會(huì)隨之增大。提離效應(yīng)表現(xiàn)的也很明顯。對(duì)于非鐵磁性金屬板，隨著提離間隙的增大，線圈阻抗增大，反映到電阻和電抗上分別為：電阻隨著提離的增大而減小，電抗隨著提離的增大而增大。對(duì)于不同電導(dǎo)率的金屬，阻抗隨提離變化的反映也有所不同，在相同提離變化下，隨著金屬板電導(dǎo)率的增加，金屬板上感生出的渦流變大，渦流產(chǎn)生的反磁場(chǎng)也變大，對(duì)阻抗的最終影響是使得阻抗的變化量增大。無(wú)論金屬板電導(dǎo)率怎么變化， 提離的最終結(jié)

4、果都是使阻抗值趨于線圈的空載值。 對(duì)于空 芯和帶有磁芯的線圈來(lái)說(shuō)，在相同的外界條件和施加載荷下， 阻抗變化規(guī)律一致，只是阻抗 的變化量有所不同。通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)驗(yàn)中測(cè)量得到的電阻和電抗的值與ANSYS理論分析值相吻合，檢測(cè)線圈阻抗的變化規(guī)律也與 ANSYS理論分析規(guī)律相符。利 用ANSYS分析軟件模擬渦流檢測(cè)中的提離效應(yīng)問(wèn)題是方便可行的， 且仿真得出的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確 可信，為渦流檢測(cè)的應(yīng)用提供了有意義新型電渦流測(cè)厚測(cè)量在膠片厚度系統(tǒng)中的應(yīng)用 陳才曠，李文慶由于各種測(cè)量方式本身的原理以及生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備和環(huán)境的實(shí)際情況，使其又具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在各自的使用方面有著不同的局限性。其中：(1

5、)射線測(cè)量方式：具有精度較高，可對(duì)單位重量直接進(jìn)行測(cè)量等特點(diǎn)，所以，國(guó)外也稱該測(cè)量方式為基重測(cè)量， 但該測(cè)量方式最大的問(wèn)題是安全與環(huán)保問(wèn)題，隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，對(duì)于采用射線方式已經(jīng)逐漸退出歷史舞臺(tái)，特別是老設(shè)備上該測(cè)量方式的退役、更換， 對(duì)射源的處理、安全防護(hù)要求更高。(2)激光測(cè)量方式：激光測(cè)量采用的是CCD激光位移傳感器，對(duì)被測(cè)物位置進(jìn)行測(cè)量，該測(cè)量方式精度高、速度快，但對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用條件要求高，特別是焦煙、溫度的影響，以及測(cè)量要 求的基準(zhǔn)面精度要求(需要一個(gè)固定基準(zhǔn)面，而輻筒本身的徑向跳動(dòng)、光潔度等因素，使設(shè) 備無(wú)法為它們提供一個(gè)固定的基準(zhǔn)面，從而影響厚度的測(cè)量)，所以，激光測(cè)量方式在在

6、線測(cè)量使用上效果受到很大影響，而在離線測(cè)量方式下，該測(cè)量具有廣泛使用價(jià)值。(3)壓縮空氣測(cè)量方式：該技術(shù)是近幾年國(guó)外新開(kāi)發(fā)并引進(jìn)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，該測(cè)量方式具有精度高、測(cè)量安全，符合現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)使用要求，但目前該設(shè)備市場(chǎng)售價(jià)高， 系統(tǒng)修復(fù)成本昂貴,在薄膠片、氣密層等小型測(cè)量設(shè)備方面，推廣性較差。渦流測(cè)厚傳感器及數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 張莉萍渦流測(cè)厚不儀具有快速、準(zhǔn)確和無(wú)接觸等優(yōu)點(diǎn)，可以測(cè)量多層厚度和復(fù)合材料電渦流式鋼板在線測(cè)厚系統(tǒng)設(shè)計(jì) 程松波！郭順生！李嘉寧目前國(guó)內(nèi)的鋼鐵和有色金屬行業(yè)多采用非接觸式的測(cè)厚系統(tǒng)如射線式“電容式”等等其中射線測(cè)厚系統(tǒng)有一定的應(yīng)用"但其存在著射線管的老化和易損問(wèn)題&q

7、uot;高壓發(fā)生器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性以及整套設(shè)備造價(jià)過(guò)于昂貴等&而電容式測(cè)厚系統(tǒng)則受引線電容$寄生電容的干擾較大"不易消除建立在電渦流效應(yīng)原理上的測(cè)量技術(shù) "具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單"頻率響應(yīng)帶寬"靈敏度高”線性范圍大" 體積小等優(yōu)點(diǎn)在冷軋鋼板生產(chǎn)過(guò)程中“采用高頻反射式渦流傳感器對(duì)鋼板厚度作測(cè)量 "應(yīng) 用前景廣泛圖1渦流傳感器的基本原理圖2渦流效應(yīng)等效電路檢測(cè)原理：渦流效應(yīng)等效電路回路方程基于電渦流傳感器的電機(jī)鐵心疊厚控制黃越雯，黃進(jìn)，陳理淵電渦流傳感器是利用電渦流效應(yīng)，將一些非電量轉(zhuǎn)換為阻抗的變化，從而進(jìn)行非電量測(cè)量。 厚度的測(cè)量并沒(méi)有確定的方法。電渦流傳感器是利用電渦流效應(yīng)，將一些非電量轉(zhuǎn)換為阻抗的變化，從而進(jìn)行非電量測(cè)量。如圖1所示，將一塊金屬導(dǎo)體放置在一個(gè)線圈鄰近，當(dāng)線圈中通以高頻正弦交變電流，時(shí),線圈周?chē)臻g就產(chǎn)生交變磁場(chǎng)H,處于此交變磁場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體就產(chǎn)生電渦流，：，：將產(chǎn)生交變磁場(chǎng)鞏，的方向與IV。方向相反，由于磁場(chǎng)必的反作用使通電線圈中電流大小和相 位都發(fā)生變化，也即線圈的有效阻抗變化1|。0 05 OJO 0J5 070R-R、必3-18在非磁性材料表面上某探頭式線圈的阻抗圖一 力二常數(shù)）含義i.測(cè)量金屬基體上絕緣層厚度，利用提離效應(yīng)（在渦流檢測(cè)中，探頭晃動(dòng)引起的 信號(hào)變化疊加在缺陷信號(hào)中，阻礙對(duì)缺陷